空气污染，尤其是空气颗粒物（particulate matter，PM）已经被证实可以引起多种健康危害，包括增加心肺疾病的死亡率、发病率、门诊人数、引起慢性呼吸系统症状的恶化和降低肺功能等。在北美和欧洲，很多的研究已经证实空气PM可以引起健康危害效应的增加。2013年10月，国际癌症研究中心（international agency for research on cancer，IARC）将空气PM确认为人类致癌物（Group1）。但是，由于发展中国家与发达国家在空气PM的特征与组成、人群的社会经济学状况及易感性等方面均有很大的不同，发达国家的研究结果并不能适用于发展中国家，发展中国家相对较高的空气PM水平与人群健康损害的关系需要进一步研究与评估。
在过去的20多年，中国经历了快速的工业化、城市化和城市交通发展，在此过程中，工业排放、城市建设与日益增加的机动车尾气导致了严重的空气污染，很多城市正面临着历史上最糟糕的空气质量。随着空气PM水平的增加，与之相关的健康影响与疾病负担也越来越引起大众的关注。我国的环境卫生工作者已经采用病例交叉或时间序列的方法进行了空气污染的人群研究，在北京、上海、广州、重庆、太原、沈阳、武汉等一些大城市发现了空气PM暴露可以引起心肺疾病死亡率与发病率的增加。但对空气PM和机体早期的生理或病理学变化之间的关系尚无深入研究，有必要进行PM导致健康早期危害的人群研究。
目前，我国城市的空气污染的类型正由传统型的煤烟型向混合型的煤烟/机动车尾气型转变，这也使得PM的来源变得更加复杂多样化。由于污染源和气象条件的不同，不同地区的PM浓度、大小和组成差异会非常大，而这也增加了健康损害效应的复杂性。
本研究的目的是：（1）评估武汉社区人群环境空气PM的暴露水平及对PM2.5的来源进行解析；（2）明确武汉社区人群研究队列的特征及其肺功能分布；（3）探讨武汉社区人群PM10短期暴露与肺功能之间的关系。
第一部分武汉社区环境空气颗粒物暴露水平及PM2.5来源解析
本部分通过收集分析武汉市环境保护局公布的空气PM监测数据，结合社区内开展的固定点空气PM监测，以及社区内居民24小时个体PM暴露测定，从城市范围、社区环境、社区内定点和个体水平上评价社区人群环境空气PM的暴露特征和水平。本研究还采用化学质量平衡法（chemical mass balance，CMB）对社区固定点监测的PM2.5进行了来源解析。
主要研究结果为：
1.武汉市2003-2013年环境空气PM10的平均质量浓度为116.9μg/m3，超过国家《环境空气质量标准》（GB3095-2012）二级浓度限值标准0.67倍；2013年的 PM2.5的年均浓度为94.1μg/m3，超过国家二级浓度限值标准1.69倍。
2.汉阳和汉口社区2013年社区环境空气PM10和PM2.5的质量浓度分别为116.4μg/m3和89.8μg/m3，分别超过国家二级浓度限值标准0.66和1.57倍。
3.社区内固定点2011-2012年监测的环境空气 PM10和PM2.5质量浓度分别为173.2μg/m3和105.7μg/m3，分别超过国家二级浓度限值标准1.47和2.02倍；PM10的质量浓度在春季、秋季和冬季比较高，而夏季的浓度比较低，PM2.5的浓度在秋季和冬季比较高，在春季和夏季比较低。与环境监测站点报告的 PM10浓度相比，社区内固定点监测的四季和全年PM10浓度更高，差异有统计学意义（P<0.01）；社区内固定点监测的PM2.5与PM10质量浓度的比值为0.62，按季节排序为夏季（0.72）>秋季（0.65）>冬季（0.58）>春季（0.46）；PM10的质量浓度与温度（rs=-0.207）、湿度（rs=-0.376）和风速（rs=-0.393）成负相关，PM2.5的质量浓度与温度（rs=-0.192）和风速（rs=-0.425）成负相关（P<0.05）。
4.社区内居民个体 PM10和PM2.5的平均暴露浓度分别为186.3μg/m3和126.5μg/m3；个体PM暴露浓度与环境空气PM浓度、吸烟、每日交通时间等因素有关。
5.汉阳和汉口社区内固定点采集的PM2.5的来源差异不大，来源的贡献率依次为机动车尾气（31.46％和29.25%）、煤烟尘（25.49%和22.18%）、硫酸盐（18.42%和17.82%）、硝酸盐（10.28%和12.43%）、土壤尘（2.18%和1.99%）、钢铁尘（1.82%和1.24%）和建筑尘（0.63%和0.46%）。
本部分研究结果提示，武汉社区环境空气和个人PM暴露水平高，环境空气PM受季节、温湿度、风速等气象因素影响；PM2.5的主要来源是机动车尾气、煤烟尘和二次颗粒物（硫酸盐和硝酸盐）。
第二部分武汉社区人群研究队列的特征及其肺功能分布
为评价环境空气PM对心肺系统的健康危害，我们建立了武汉社区研究队列，本部分报告队列的基线分布特征及人群的肺功能分布情况。
队列成员来自武汉的2个社区，分别位于汉阳和汉口地区。汉阳社区是近十年新建的社区，汉口社区为武汉市人口密度较高的老社区，两个社区能反映武汉社区的基本情况。采用整群抽样和自愿参加的方式召集队列成员，队列入选条件为在社区居住5年以上，年龄范围18-80岁。采用问卷调查收集队列成员个人基本信息、职业史、既往疾病史、家族疾病史、生活方式包括吸烟、饮酒、煮食和取暖情况、日常交通情况、锻炼活动情况等资料进行收集，通过体检对研究对象的人体测量学指标、呼气一氧化碳（exhaled carbon monoxide，eCO）、呼气一氧化氮（fractional exhaled nitrogen oxide，FeNO）和肺功能等指标进行测定，对血、尿生物样品进行采集分析，进行血常规、尿常规和血生化测定。为保证研究质量，建立了资料收集的质量控制体系。
主要结果为：
1.招募队列成员共3698名，最终有3053名完成了问卷调查和体检，应答率为82.6%；队列成员平均年龄为53.0?13.3岁，女性占64.6%；有21.1%的人是初中以下学历，有12.3%的人获得了大学以上的学历；62.0%的居民年收入在40000元以下；男性的现在吸烟率为50.3%，吸烟量为18.5?23.0包*年，女性的现在吸烟率为2.7%；44.3%的人有锻炼的习惯；70.9%的人自己在家做饭，82.8%的人家庭厨房有通风机械；23.5%的人有过职业接尘史；队列成员平均每日乘车和外出步行的时间为1.1小时。
2.体检结果显示，队列成员 eCO和FeNO的平均值分别为8.5?11.0μg/l和27.2?16.3 ppb。血生化结果为：谷丙转氨酶的平均值为23.5 U/l，总胆固醇为5.0 mmol/l，甘油三酯、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白分别为1.6 mmol/l、1.6 mmol/l和3.3 mmol/l，空腹血糖为5.1 mmol/l。综合既往疾病史和体检结果，队列成员高血压、高血脂和糖尿病的患病率分别为22.7%、7.5%和6.6%；慢性支气管炎和哮喘的患病率分别为6.5%和1.3%。
3.在3053名队列成员中，有2991人（占98.0%）完成了肺功能测试，其用力肺活量（forced vital capacity，FVC）和第一秒用力呼气量（forced expiratory volume in one second，FEV1）的平均值分别为2566.5?711.7 ml和2200.8?615.1 ml；FVC和FEV1占预计值的百分比的平均值分别为87.5%和89.8%；FEV1/FVC的平均值为86.1%；呼气流速峰值（peak expiratory flow，PEF）的平均值为4232.6?1932.8 ml/s。男性的FVC、FEV1和PEF要高于女性，差异具有统计学意义（P<0.001）。随着年龄段增加，FVC、FEV1、PEF和FEV1/FVC等指标降低，差异具有统计学意义（P<0.001）。
4.采用广义线性模型，在校正了其它变量后，本研究发现，男性的FVC和FEV1分别比女性高793.359 ml（95%CI，741.696，845.021）和668.432 ml（95%CI，626.083，710.780）；年龄每增加1岁，FVC、FEV1和FEV1/FVC分别下降22.914 ml（95%CI，21.386，24.442）、23.162 ml（95%CI，21.414，24.414）和0.147%（95%CI，0.121%，0.173%）；吸烟量每增加1包*年，FVC和FEV1分别下降4.069 ml（95%CI，2.586，5.552）和3.587 ml（95% CI，2.372，4.803）；厨房通风者FVC、FEV1和FEV1/FVC分别比不通风者高52.967 ml（95%CI，3.492，102.442）、66.389 ml（95%CI，25.833，106.945）和0.978%（95%CI，0.128%，1.829%）；慢性支气管炎患者FVC、FEV1和FEV1/FVC比非患者分别低116.004 ml（95%CI，38.910，193.099）、137.179 ml（95%CI，73.983，200.374）和2.199%（95%CI，0.873%，3.524%）；哮喘患者FVC、FEV1和FEV1/FVC比非患者分别低368.804 ml（95% CI，201.755，535.853）、444.970 ml（95%CI，308.036，581.904）和8.815%（95%CI，5.942%，11.687%）。
5.社区人群肺功能损伤情况显示，研究对象中绝大多数（98.4%）肺功能正常，有49人（1.6%）出现了肺功能损伤，其中43人为轻度损伤，5人为中度损伤，1人为重度损伤。经卡方检验，汉阳和汉口社区人群肺功能损伤率无统计学差异（P>0.05）。社区人群肺功能损伤单因素分析显示，男性肺功能损伤的危险度是女性的2.080（95%CI，1.181，3.663）倍，?60岁人群肺功能损伤的危险度是<60岁人群的11.989（95%CI，5.598，25.679）倍，吸烟者肺功能损伤的危险度是非吸烟者的2.240（95% CI，1.264，3.968）倍，慢性支气管炎患者肺功能损伤的危险度是非慢性支气管炎患者的9.776（95% CI，5.396，17.710）倍，哮喘患者肺功能损伤的危险度是非哮喘患者的30.126（95%CI，13.986，64.893）倍。
第三部分武汉社区人群PM10短期暴露与肺功能的关联研究
本部分在社区队列研究对象中分析PM10短期暴露对肺功能的影响，探讨了社区人群PM10单日滞后（lag0-lag4）和累积滞后（lag01-lag04）的暴露浓度与肺功能指标FVC和FEV1之间的关系。采用广义线性回归模型分析，在校正了性别、年龄、BMI（body mass index）、吸烟状态、吸烟量、被动吸烟、教育水平、家庭年收入、锻炼、做饭、厨房通风、职业接尘、哮喘、慢性支气管炎、相对温度、湿度和星期天数后，获得以下主要结果：
1. lag0、lag1和lag01的PM10的质量浓度与肺功能指标FVC和FEV1呈剂量反应负相关关系； lag02的PM10的质量浓度与FVC呈剂量反应负相关关系。PM10的质量浓度每增加10μg/m3，在lag0时，FVC和FEV1会分别下降8.067 ml（95%CI，1.018，15.115）和6.775 ml（95% CI，1.023，12.527）；在lag1时，FVC和FEV1会分别下降8.874 ml（95%CI，1.893，15.855）和5.984 ml（95%CI，0.285，11.684）；在lag01时，FVC和FEV1会下降12.406 ml（95%CI，3.922，20.890）和9.344 ml（95%CI，2.409，16.295）；在lag02时，FVC会下降8.846 ml（95%CI，0.565，17.126）。
2.与PM10浓度（lag01）≥100μg/m3组参与者的肺功能比较，当环境空气PM10（lag01）<100μg/m3时，研究对象的FVC和FEV1分别高82.2 ml（95%CI，33.3，131.2）和69.3 ml（95%CI，29.3，109.2）。
3.在分层分析中（lag01），男性、中年人、体重超重者、不吸烟、无接尘史、相对低收入和患有哮喘的参与者的肺功能与PM10之间的联系要更强。
4.在多污染模型中（lag01），当单独调整了SO2或NO2后，PM10与FVC和FEV1之间的负向剂量反应关系依然有统计学意义，当同时调整SO2和NO2后，PM10与FEV1之间的联系依然有统计学意义（P=0.005），但是PM10与FVC之间的联系变得没有统计学意义（P=0.062）。
本部分研究结果提示，社区人群PM10的短期暴露可以降低肺功能指标。
综上所述，我们研究发现武汉社区人群环境空气PM暴露的水平超过国家二级浓度限值，PM2.5的主要来源是机动车尾气、煤烟尘和二次污染物。建立了武汉社区环境空气PM致呼吸系统早期损害研究队列，队列对象3053名，平均年龄为53.0?13.3岁。男性肺功能绝对值高于女性，年龄高、吸烟量大、厨房通风差、慢性支气管炎和哮喘是肺功能下降的危险因素。初步评价了社区人群PM10短期暴露与肺功能的关系，发现PM10短期暴露与肺功能下降存在接触剂量-反应关系。
本研究特色包括：（1）进行了比较系统的社区人群环境空气PM污染水平的评价；（2）较好地将环境空气 PM暴露水平和人群肺功能下降进行结合分析；为后续系统进行环境空气PM的健康危害研究积累了数据，由于时间关系，本研究仅分析了环境空气 PM10对肺功能的短期影响，后期研究将随访观察不同水平环境空气 PM接触对呼吸系统特别是肺功能的影响。
- 作 者：
- 宋远超
- 学科专业：
- 劳动卫生与环境卫生学
- 授予学位：
- 博士
- 学位授予单位：
- 华中科技大学
- 导师姓名：
- 陈卫红
- 学位年度：
- 2015
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
